Preview

Мехатроника, автоматизация, управление

Расширенный поиск
Доступ открыт Открытый доступ  Доступ закрыт Только для подписчиков

Моделирование динамики колесного буера, использующего для перемещения эффект Магнуса

https://doi.org/10.17587/mau.20.230-235

Полный текст:

Аннотация

Рассматривается движение ветрового транспортного средства (буера), движущегося под углом к ветру. Подобные аппараты могут представлять интерес для организации перевозок на больших открытых пространствах, где имеется доступ к свободному ветру. В работе построена математическая модель буера с закрепленным на нем ротором Савониуса. Ротор Савониуса представляет собой ветротурбину, ось вращения которой перпендикулярна направлению ветра. При вращении ротора Савониуса формируется сила Магнуса, которая приводит в движение буер. Для описания аэродинамических сил и моментов, действующих на систему, используется квазистационарный подход, при этом коэффициенты сил и моментов аппроксимируются на основе экспериментальных данных. Движение корпуса буера предполагается прямолинейным. Уравнения модели представлены в виде динамической системы второго порядка. Получены условия существования стационарных режимов движения динамической системы, доказана их устойчивость. Описана зависимость скорости стационарного движения от угла, образуемого вектором скорости корпуса и направлением ветра.

Об авторе

М. В. Ишханян
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Российский университет транспорта (МИИТ)"
Россия

Кандидат физико-математических наук, доцент

г. Москва



Список литературы

1. Коровельский Д. Н. Буерный спорт. М.: Физкультура и спорт, 1968. 86 с.

2. Глазкова Л. В., Павловский В. Е., Панченко А. В. Динамика, моделирование и управление колесным робобуером // Нелинейная динамика. 2012. Т. 8, № 4. С. 679—687.

3. Павловский В. Е., Шамин А. Ю. Динамическая модель и оптимальное управление движением робота-буера // Известия ВолгГТУ. 2013. Т.19, № 24. С. 61—70.

4. Павловский В. Е., Шамин А. Ю. Динамически оптимальное управление роботом-буером с различной формой паруса // Экстремальная робототехника. 2017. № 1. С. 250—256.

5. Прандтль Л. Эффект Магнуса и ветряной корабль // Успехи физических наук. 1925. Т.V, Вып. 1—2. С. 1—27.

6. Flettner A. Aerodynamical investigations of ship propulsion // Journal of the American Society for Naval Engineers. 1925. Vol. 37, N. 1. P. 149—153.

7. Luo D., Huang D., Wu G. Analytical solution on Magnus wind turbine power performance based on the blade element momentum theory // Journal of Renewable and Sustainable Energy. 2011. N. 3. P. 033104.

8. Nuttall P., & Kaitu’u J. The Magnus Effect and the Flettner Rotor: potential application for future Oceanic Shipping // The Journal of Pacific Studies. 2016. Vol. 36, N. 2. P. 161—182.

9. Jamieson P. Innovation in wind turbine design. John Wiley & Sons, 2018.

10. Savonius S. J. Rotor adapted to be driven by wind or flowing water. U. S. Patent No. 1697574 A, 1929.

11. Tartuferi M., D’Alessandro V., Montelpare S., Ricci R. Enhancement of Savonius wind rotor aerodynamic performance: a computational study of new blade shapes and curtain systems // Energy. 2015. Vol. 79, P. 371—384.

12. Roy S., Saha U. K. Wind tunnel experiments of a newly developed two-bladed Savonius-style wind turbine. Applied Energy. 2015. Vol. 137. P. 117—125.

13. Klimina L., Masterova A., Selyutskiy Yu., Hwang Sh.-Sh., Lin Ch.-H. On dynamics of a Savonius rotor-based wind power generator // Proceedings of 14th Conference on Dynamical Systems. Theory and Applications (DSTA 2017). The Technical University of Lodz (Poland). 2017. Vol. 3. P. 275—284.

14. Ishkhanyan M. V., Klimina L. A., Privalova O. G. Autorotation motions of a turbine coursed by the Magnus effect. AIP Conference Proceedings. 2018. Vol. 1959. P. 030010.

15. Mao Z., Bai J. Numerical investigation of a small water turbine used for the power supply of underwater vehicles // Advances in Mechanical Engineering. 2018. Vol. 10, N. 6. P. 1687814018783654.

16. Досаев М. З., Кобрин А. И., Локшин Б. Я., Самсонов В. А., Селюцкий Ю. Д. Конструктивная теория МВЭУ. Учеб. пособие в двух частях. Часть I (Главы I-II). М.: Изд-во Московского университета, 2007. 76 с.

17. Dosaev M. Z., Samsonov V. A., Seliutski Y. D. On the dynamics of a small-scale wind power generator // Doklady Physics. 2007. Vol. 52, N. 9. P. 493—495.

18. Досаев М. З., Линь Ч.-Х., Лю В.-Л., Самсонов В. А., Селюцкий Ю. Д. Качественный анализ стационарных режимов малых ветровых электростанций // Прикладная математика и механика. 2009. Т. 73, № 3. С. 368—374.

19. Samsonov V. A., Dosaev M. Z., Selyutskiy Y. D. Methods of qualitative analysis in the problem of rigid body motion in medium // International journal of bifurcation and chaos. 2011. Vol. 21, Iss. 10. P. 2955-2961.

20. Bach V. G. Untersuchungen über Savonius-Rotoren und verwandte Strömungsmaschinen // Forschung auf dem Gebiet des Ingenieurwesens A. 1931. Vol. 2, Iss. 6. P. 218—231.


Для цитирования:


Ишханян М.В. Моделирование динамики колесного буера, использующего для перемещения эффект Магнуса. Мехатроника, автоматизация, управление. 2019;20(4):230-235. https://doi.org/10.17587/mau.20.230-235

For citation:


Ishkhanyan M.V. Modeling of Dynamics of Land Boat Based on the Magnus Effect. Mekhatronika, Avtomatizatsiya, Upravlenie. 2019;20(4):230-235. (In Russ.) https://doi.org/10.17587/mau.20.230-235

Просмотров: 48


ISSN 1684-6427 (Print)
ISSN 2619-1253 (Online)